磷酸鐵鋰電池系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種磷酸鐵鋰電池系統，包括磷酸鐵鋰電池、電池管理模塊和熱控制模塊，電池管理模塊根據磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式控制熱控制模塊對磷酸鐵鋰電池進行加熱或者降溫，以及控制磷酸鐵鋰電池開始工作或停止工作。即當磷酸鐵鋰電池充電或放電時，如果超過其工作溫度范圍，則相應控制熱控制模塊對磷酸鐵鋰電池進行加熱或者降溫，并暫停磷酸鐵鋰電池充電或放電，當熱控制模塊使磷酸鐵鋰電池得溫度處于適宜的工作溫度時，才再開啟磷酸鐵鋰電池的充放電功能，這樣就可以保證磷酸鐵鋰電池處在工作溫度范圍之外不工作，以此避免在工作溫度范圍之外充放電對磷酸鐵鋰電池產生不可修復的損害，從而增強其可靠性和延長其工作壽命。
【專利說明】磷酸鐵鋰電池系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及鋰電池領域，特別涉及一種磷酸鐵鋰電池。
【背景技術】
[0002]鋰電池具有工作電壓高、比能量大、體積小、質量輕、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應、無污染等眾多優點。在鋰離子電池中，磷酸鐵鋰電池較被看好，其安全性高，電池的循環次數能大于2000次，放電穩定，可快速充電且不含重金屬無毒環保。因此磷酸鐵鋰電池是目前應用前景十分廣闊的鋰離子電池，尤其是動力電池和儲能電池領域，這些領域對體積比能量要求不如手機電池領域那么高。雖然其具備了如此多的優勢，但是其推廣的速度及應用領域的廣度、深度卻不盡如人意，阻礙其快速推廣的因素主要包括其溫度性能。
[0003]磷酸鐵鋰電池充放電溫度范圍小，不適合在溫度環境惡劣條件下工作。目前磷酸鐵鋰動力及儲能電池使用時不能超過其工作溫度范圍，磷酸鐵鋰電池的充電溫度只能在(TC?45°C的范圍，放電溫度只能在-20°c?60°C的范圍，超出這兩個溫度范圍就會對電池造成不可修復的損害，影響動力及儲能電池的可靠性與工作壽命。
【發明內容】
[0004]鑒于此，有必要提供一種可以增強可靠性和延長工作壽命的磷酸鐵鋰電池系統。
[0005]一種磷酸鐵鋰電池系統，包括磷酸鐵鋰電池、電池管理模塊和熱控制模塊，所述電池管理模塊和所述熱控制模塊通信連接，所述電池管理模塊用于監測所述磷酸鐵鋰電池的溫度，并根據所述磷酸鐵鋰電池的溫度和所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式控制所述熱控制模塊對所述磷酸鐵鋰電池進行加熱或者降溫，以及控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作或停止工作。
[0006]在其中一個實施例中，所述熱控制模塊包括加熱單元；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為充電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度低于充電最低溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述加熱單元對所述磷酸鐵鋰電池進行加熱，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第一充電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為放電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度低于放電最低溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述加熱單元對所述磷酸鐵鋰電池進行加熱，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第一放電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作。
[0007]在其中一個實施例中，所述充電最低溫度為O V?5°C，所述第一充電適宜溫度為IOO?20°C。
[0008]在其中一個實施例中，所述放電最低溫度為_20°C?-15°C,所述第一放電適宜溫度為-10°C?(TC。
[0009]在其中一個實施例中，所述加熱單元為電加熱器或能夠產生熱量的電動機。
[0010]在其中一個實施例中，所述熱控制模塊包括降溫單元；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為充電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度高于充電最高溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述降溫單元對所述磷酸鐵鋰電池進行降溫，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第二充電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為放電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度高于放電最高溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述降溫單元對所述磷酸鐵鋰電池進行降溫，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第二放電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作。
[0011]在其中一個實施例中，所述充電最高溫度為45?50°C，所述第二充電適宜溫度為30°C?40°C。
[0012]在其中一個實施例中，所述放電最高溫度為55°C?60°C，所述第二放電適宜溫度為 40°C?50°C。
[0013]在其中一個實施例中，還包括和所述電池管理模塊通信連接的顯示模塊，所述顯示模塊顯示所述磷酸鐵鋰電池的工作狀態和參數信息，所述參數信息包括所述磷酸鐵鋰電池當前溫度的信息。
[0014]在其中一個實施例中，所述電池管理模塊還用于無條件直接控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作或停止工作。
[0015]上述的磷酸鐵鋰電池系統，電池管理模塊根據磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式控制熱控制模塊對磷酸鐵鋰電池進行加熱或者降溫，以及控制磷酸鐵鋰電池開始工作或停止工作。即當磷酸鐵鋰電池充電或放電時，如果超過其工作溫度范圍，則相應控制熱控制模塊對磷酸鐵鋰電池進行加熱或者降溫，并暫停磷酸鐵鋰電池充電或放電，當熱控制模塊使磷酸鐵鋰電池得溫度處于適宜的工作溫度時，才再開啟磷酸鐵鋰電池的充放電功能，這樣就可以保證磷酸鐵鋰電池處在工作溫度范圍之外不工作，以此避免在工作溫度范圍之外充放電對磷酸鐵鋰電池產生不可修復的損害，從而增強其可靠性和延長其工作壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明磷酸鐵鋰電池系統一個實施例的模塊圖；
[0017]圖2為本發明磷酸鐵鋰電池系統一個實施例的熱控制模塊的示意圖；
[0018]圖3為本發明磷酸鐵鋰電池系統另一個實施例的模塊圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0020]圖1為本發明磷酸鐵鋰電池系統一個實施例的模塊圖。
[0021]如圖1所示，一種磷酸鐵鋰電池系統，包括磷酸鐵鋰電池100、電池管理模塊120和熱控制模塊140，電池管理模塊120和熱控制模塊140通信連接，電池管理模塊120用于監測磷酸鐵鋰電池100的溫度，并根據磷酸鐵鋰電池100的溫度和磷酸鐵鋰電池100當前的充放電方式控制熱控制模塊140對磷酸鐵鋰電池100進行加熱或者降溫，以及控制磷酸鐵鋰電池100開始工作或停止工作。磷酸鐵鋰電池100為圓柱及方形動力電池，通過根據磷酸鐵鋰電池100的溫度和磷酸鐵鋰電池100當前的充放電方式控制熱控制模塊140對磷酸鐵鋰電池100進行加熱或者降溫，這樣就可以保證磷酸鐵鋰電池100處在工作溫度范圍之外不工作，以此避免在工作溫度范圍之外充放電對磷酸鐵鋰電池100產生不可修復的損害，從而增強其可靠性和延長其工作壽命。
[0022]參考圖2，熱控制模塊140包括加熱單元142和降溫單元144。電池管理模塊120包括處理各種監測信息和控制信息的中央處理器。
[0023]在磷酸鐵鋰電池100當前的充放電方式為充電時，若磷酸鐵鋰電池100的溫度低于充電最低溫度0°c，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100停止工作，并控制加熱單元142對磷酸鐵鋰電池100進行加熱(加熱單元142可使用充電機的電能對磷酸鐵鋰電池100進行加熱)，當磷酸鐵鋰電池100的溫度達到第一充電適宜溫度10°C時，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100開始工作(充電);在磷酸鐵鋰電池100當前的充放電方式為放電時，若磷酸鐵鋰電池100的溫度低于放電最低溫度-20°c，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100停止工作，并控制加熱單元142對磷酸鐵鋰電池100進行加熱，當磷酸鐵鋰電池100的溫度達到第一放電適宜溫度-10°C時，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100開始工作(放電)。加熱單元142為電加熱器或能夠產生熱量的電動機，電加熱器可以是電加熱片和熱敏電阻器(PTC)，也可以是電動機，例如利用電動機的轉動產生熱能通過一定的渠道(熱管或風道)為磷酸鐵鋰電池100進行加熱，這在將本發明應用于動力電池領域例如應用于電動車輛時的效益更為顯著，達到環保節能效益。
[0024]在磷酸鐵鋰電池100當前的充放電方式為充電時，若磷酸鐵鋰電池100的溫度高于充電最高溫度45°C，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100停止工作，并控制降溫單元144對磷酸鐵鋰電池100進行降溫，當磷酸鐵鋰電池10的溫度達到第二充電適宜溫度35°C時，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100開始工作(充電)，降溫單元144持續工作，直到磷酸鐵鋰電池100的溫度低于第二充電適宜溫度；在磷酸鐵鋰電池100當前的充放電方式為放電時，若磷酸鐵鋰電池100的溫度高于放電最高溫度60°C，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100停止工作，并控制降溫單元144對磷酸鐵鋰電池100進行降溫，當磷酸鐵鋰電池100的溫度達到第二放電適宜溫度50°C時，電池管理模塊120控制磷酸鐵鋰電池100開始工作(放電)，降溫單元144持續工作，直到磷酸鐵鋰電池100的溫度低于第二放電適宜溫度。降溫單元144可以為散熱風扇，通過散熱風扇將磷酸鐵鋰電池100周圍的環境溫度降低。
[0025]由于磷酸鐵鋰電池100的適宜充電溫度在0°C?45°C之間，適宜放電溫度在-20°C?60°C之間，所以充電最低溫度可以為在0°C?5°C的范圍內的任意值，第一充電適宜溫度可以為在I (TC?20°C的范圍內的任意值，放電最低溫度可以為在-20°C?-15 °C的范圍內的任意值，第一放電適宜溫度可以為在-10°C?O°C的范圍內的任意值。充電最高溫度可以為在45?50°C的范圍內的任意值，第二充電適宜溫度可以為在30°C?40°C的范圍內的任意值，放電最高溫度可以為在55°C?60°C的范圍內的任意值，第二放電適宜溫度可以為在40°C?50°C的范圍內的任意值。
[0026]當然，可以按照磷酸鐵鋰電池100的具體溫度性能適當在上述范圍擴充，例如再擴充5°C，基本的原則為在磷酸鐵鋰電池100能在適宜溫度下充放電和節約為熱控制模塊140的供電能源的平衡中找到最佳的基準溫度，并可以通過人工輸入相關溫度數值設置上述的各個基準溫度(充電最低溫度、充電最高溫度、第一充電適宜溫度、第二充電適宜溫度、放電最低溫度、放電最高溫度、第一放電適宜溫度、第二放電適宜溫度)。[0027]圖3為本發明磷酸鐵鋰電池系統另一個實施例的模塊圖。
[0028]在另外的實施例中，包括磷酸鐵鋰電池200、電池管理模塊220和熱控制模塊240，還包括和電池管理模塊220通信連接的顯示模塊260，顯示模塊260顯示磷酸鐵鋰電池200的工作狀態和參數信息，例如工作狀態為工作中還是停止工作，參數信息包括磷酸鐵鋰電池200當前溫度的信息、設定的基準溫度信息、電量信息(總電量、剩余電量)等等，通過顯示模塊260可以了解當前的磷酸鐵鋰電池200的當前工作情況。顯示模塊260可以為液晶顯示器。顯示模塊260可由觸摸控制來更改電池管理系統220中的各個基準溫度，方便磷酸鐵鋰電池200應對不同工作環境作出精確調節。
[0029]上述實施例中的磷酸鐵鋰電池系統，電池管理模塊120 (220)還用于無條件直接控制磷酸鐵鋰電池100 (200)開始工作或停止工作。這樣就可以保證在較惡劣的溫度(適宜充電溫度和適宜放電溫度之外)下，在某些緊急情況下需要使用磷酸鐵鋰電池100 (200)進行充放電時也可以按使用者需要直接控制磷酸鐵鋰電池系統進行充放電，從而避免了因為在某些緊急情況下(此時已不用顧慮影響磷酸鐵鋰電池工作壽命)需要使用時卻因為溫度不在工作溫度范圍而無法使用的缺點。
[0030]上述的磷酸鐵鋰電池系統，電池管理模塊120 (220)根據磷酸鐵鋰電池100 (200)當前的充放電方式控制熱控制模塊140 (240)對磷酸鐵鋰電池100 (200)進行加熱或者降溫，以及控制磷酸鐵鋰電池100(200)開始工作或停止工作。即當磷酸鐵鋰電池100(200)充電或放電時，如果超過其工作溫度范圍(適宜充電溫度0°C?45°C、適宜放電溫度-20°C?60°C)，則相應控制熱控制模塊140 (240)對磷酸鐵鋰電池100 (200)進行加熱或者降溫，并暫停磷酸鐵鋰電池100 (200)充電或放電，當熱控制模塊140 (240)使磷酸鐵鋰電池100(200)的溫度處于適宜的工作溫度時，才再開啟磷酸鐵鋰電池100 (200)的充放電功能重新工作，這樣就可以保證磷酸鐵鋰電池100 (200)處在工作溫度范圍之外不工作，以此避免在工作溫度范圍之外充放電對磷酸鐵鋰電池100 (200)產生不可修復的損害，從而增強其可靠性和延長其工作壽命。同時，由于磷酸鐵鋰電池在適宜放電溫度_20°C?60°C之外的放電容量比常溫放電時大幅度降低，通過本發明也可以增加磷酸鐵鋰電池在惡劣溫度環境下的放電容量。
[0031]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，包括磷酸鐵鋰電池、電池管理模塊和熱控制模塊，所述電池管理模塊和所述熱控制模塊通信連接，所述電池管理模塊用于監測所述磷酸鐵鋰電池的溫度，并根據所述磷酸鐵鋰電池的溫度和所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式控制所述熱控制模塊對所述磷酸鐵鋰電池進行加熱或者降溫，以及控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作或停止工作。
2.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述熱控制模塊包括加熱單元；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為充電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度低于充電最低溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述加熱單元對所述磷酸鐵鋰電池進行加熱，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第一充電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為放電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度低于放電最低溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述加熱單元對所述磷酸鐵鋰電池進行加熱，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第一放電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作。
3.根據權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述充電最低溫度為(TC?5°C，所述第一充電適宜溫度為10°C?20°C。
4.根據權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述放電最低溫度為-20°C?-15°C，所述第一放電適宜溫度為-10°C?(TC。
5.根據權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述加熱單元為電加熱器或能夠產生熱量的電動機。
6.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述熱控制模塊包括降溫單元；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為充電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度高于充電最高溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述降溫單元對所述磷酸鐵鋰電池進行降溫，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第二充電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作；在所述磷酸鐵鋰電池當前的充放電方式為放電時，若所述磷酸鐵鋰電池的溫度高于放電最高溫度，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池停止工作，并控制所述降溫單元對所述磷酸鐵鋰電池進行降溫，當所述磷酸鐵鋰電池的溫度達到第二放電適宜溫度時，所述電池管理模塊控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作。
7.根據權利要求6所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述充電最高溫度為45?50°C，所述第二充電適宜溫度為30°C?40°C。
8.根據權利要求6所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述放電最高溫度為55°C?60°C，所述第二放電適宜溫度為40°C?50°C。
9.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，還包括和所述電池管理模塊通信連接的顯示模塊，所述顯示模塊顯示所述磷酸鐵鋰電池的工作狀態和參數信息，所述參數信息包括所述磷酸鐵鋰電池當前溫度的信息。
10.根據權利要求1?9任一項所述的磷酸鐵鋰電池系統，其特征在于，所述電池管理模塊還用于無條件直接控制所述磷酸鐵鋰電池開始工作或停止工作。
【文檔編號】H01M10/44GK103746150SQ201310754689
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】黃森, 丁永華, 郭軍 申請人:曙鵬科技（深圳）有限公司, 深圳市豪鵬科技有限公司, 惠州市豪鵬科技有限公司, 博科能源系統(深圳)有限公司